إذا كنت تلعب ألعاب الفيديو بانتظام ، أو إذا كنت قد شاهدت أيًا من أفلام الرسوم المتحركة من Pixar أو Disney من العامين الماضيين ، فقد رأيت بالفعل تتبع الأشعة أثناء العمل دون أن تدرك ذلك.
أحدث المصطلح ضجة كبيرة في صناعة الألعاب في العامين الماضيين أو نحو ذلك ، ويوصف بأنه مستقبل الرسومات في الألعاب. إذن ما هو تتبع الأشعة ، وكيف يعمل ، ولماذا هو مهم جدًا؟
ما هو تتبع الشعاع؟
تتبع الأشعة هي طريقة عرض رسومات تستخدم خوارزميات لحساب مكان وجود الضوء والظلال في ألعاب الفيديو.
هنا حيث يكون علم المدرسة الابتدائية مفيدًا: انظر إلى الكوب. عندما تنظر إلى الكوب ، يرتد الضوء من الكوب مباشرة إلى عينك ، ويدرك عقلك أن الشيء الذي يجلس أمامك هو كوب. الآن ، من الكوب ، حرك عينيك للعثور على مصدر الضوء في غرفتك. هذا هو تتبع الشعاع.
في ألعاب الفيديو ثلاثية الأبعاد التي لدينا الآن ، تبدأ خوارزمية تتبع الأشعة من وجهة نظر اللاعب و ينطلق "لتتبع" وتحديد وتخطيط الضوء والألوان والظلال لكائنات متعددة على الشاشة.
نتيجة لذلك ، تكون الرسومات التي يتم إنتاجها عبر تتبع الأشعة أكثر سلاسة حول الحواف وأكثر واقعية.
قبل Ray Tracing
إذا كنت تريد معرفة شكل الصور المتحركة قبل تتبع الأشعة ، فما عليك سوى إلقاء نظرة على ألعاب الفيديو التي تم إنتاجها في أوائل القرن الحادي والعشرين ، وقارنها بعناوين ألعاب الفيديو AAA الموجودة في السوق الآن.
تستخدم رسومات الكمبيوتر التقليدية طريقة تسمى التنقيط ، حيث يتم تحويل مفهوم وتخطيط مصادر الضوء ثلاثي الأبعاد إلى سطح ثنائي الأبعاد. يتم ترجمة المضلعات ثلاثية الأبعاد إلى بكسلات ثنائية الأبعاد ، وهذا لا يتم دائمًا بشكل جيد لأنك تقوم بشكل أساسي بإجبار كائن معقد به العديد من الأسطح على سطح مستو.
علاوة على ذلك ، لم تكن أجهزة الكمبيوتر التقليدية سريعة بما يكفي لمواكبة كثافة ألعاب الفيديو. على الرغم من إجراء العديد من التحسينات على التنقيط ، عندما يتعلق الأمر بتقديم لعبة إطلاق نار مكثفة من منظور الشخص الأول ، على سبيل المثال ، فإنها تقصر مقارنةً بتتبع الأشعة.
كيف يعمل Ray Tracing
يبدو تتبع الأشعة بسيطًا ومثيرًا كمفهوم ، لكنه ليس أسلوبًا سهلًا. إذن ، كيف يعمل تتبع الأشعة؟
ينفذ تتبع الشعاع عملية تسمى "تقليل الضوضاء" ، حيث تقوم الخوارزمية ، بدءًا من الكاميرا - وجهة نظرك - بتتبع وتحديد ظلال الضوء والظلال الأكثر أهمية. باستخدام التعلم الآلي ، فإنه "يملأ الفجوات" لتكوين صورة واقعية.
لذلك ، كلما كان المشهد أكثر إشراقًا في لعبة فيديو ، زادت جودة الرسومات ، وكلما زادت الجودة ، زادت تكلفة اللعبة. هذا يقودنا إلى السبب وراء تأخر تتبع الأشعة في صناعة ألعاب الفيديو.
لماذا تم تجنب تتبع الأشعة لفترة طويلة؟
يجب أن تعلم أن تتبع الأشعة ليس أسلوبًا جديدًا أيضًا. كانت هوليوود تستخدم تتبع الأشعة قبل فترة طويلة من وصول التكنولوجيا إلى صناعة ألعاب الفيديو. كان فيلم Pixar لعام 2013 ، Monsters University ، في الواقع أول فيلم رسوم متحركة يستخدم تقنية تتبع الأشعة لجميع أنواع الإضاءة والتظليل. فلماذا جعلها تتبع الأشعة في ألعاب الفيديو في وقت متأخر جدًا؟
أولاً ، فيما يتعلق بالميكانيكا ، فإن تتبع الأشعة نفسها أمر صعب من الناحية الحسابية. إن تطبيق تقنية تتبع الأشعة على فيلم حركة قياسي مدته 90 دقيقة مع 24 إطارًا في الثانية هو بالفعل مضيعة للوقت للغاية. يمكن أن يقضي رسامو الرسوم المتحركة أيامًا أو أسابيع في مشهد واحد فقط ، لذا تخيل فقط مدى كثافة تتبع الأشعة في لعبة فيديو قياسية يتم تشغيل 60 إطارًا في الثانية. كان ببساطة غير عملي.
بعد ذلك ، كما ذكر أعلاه ، فإن تتبع الأشعة مكلف. إلى جانب حقيقة أنها تستغرق وقتًا طويلاً ، فإن الميزانية الباهظة هي السبب في أن شركات إنتاج الأفلام الضخمة في هوليوود هي الوحيدة التي يمكنها تحمل تكاليف تتبع الأشعة. كلفت جامعة Pixar's Monsters University 200 مليون دولار ، وكذلك فعل Toy Story 4 ، الذي تم إصداره في عام 2019.
بينما تتراوح بطاقات الرسومات الحديثة التي تدعم تتبع الأشعة في الوقت الفعلي من 400 دولار إلى 3000 دولار.
عند استخدام تتبع الشعاع
يُستخدم تتبع الشعاع إلى حد كبير في كل مكان في لعبة فيديو ، ولكن بشكل خاص في المشاهد المقطوعة. هل سبق لك أن لاحظت لماذا تبدو شخصيتك أكثر واقعية وتعقيدًا أثناء مشاهد قطع ألعاب الفيديو؟ هذا هو تتبع الأشعة في العمل. 2019 ضرب AAA title Control هو أفضل مثال على تتبع الشعاع الناجح في لعبة فيديو.
خارج ألعاب الفيديو ، يستخدم تتبع الأشعة أيضًا في العديد من الصناعات. في الهندسة المعمارية ، يتم تضمين تتبع الأشعة في التطبيقات البرمجية للنمذجة ثلاثية الأبعاد للمبنى. هذا يجعل تخيل المهندس المعماري لتصميم المبنى أكثر واقعية من الرسومات المفاهيمية المرسومة يدويًا ، كما أن ضوء النمذجة يكون أكثر دقة. في الهندسة ، يستخدم تتبع الأشعة أيضًا لغرض مماثل.
مطورو اللعبة و Ray Tracing
بعد الاستحواذ على شركة RayScale لتتبع الأشعة في عام 2008 ، أصبحت Nvidia أول شركة في الصناعة تطلق تتبع الأشعة تجاريًا. في عام 2018 ، قدمت سلسلة بطاقات الرسومات GeForce RTX للمستهلكين. منذ ذلك الحين ، انضم مطورو الألعاب ذات الأسماء الكبيرة إلى لعبة تتبع الأشعة واحدًا تلو الآخر.
في عام 2019 ، أعلنت Epic Games and Utility Technologies أن محركات أجهزتها المميزة تقدم الآن دعمًا محليًا لتتبع الأشعة. في عام 2018 ، قامت Microsoft بدمج تتبع الأشعة في DirectX 12 ، وهو برنامجها الرئيسي لبرمجة الألعاب والوسائط المتعددة لأجهزة Xbox One. في أوائل عام 2020 ، كشف عملاق التكنولوجيا النقاب عن DirectX 12 Ultimate ، وهو ترقية إلى DirectX 12.
إذا كنت تريد معرفة المزيد عن تتبع الأشعة ، تحقق من ذلك مقارنتنا لأحدث منتجات GeForce RTX من Nvidia. إذا كنت من مستخدمي Linux ، فتحقق من كيفية عمل ملف تتراكم وحدات معالجة الرسومات المختلفة من Nvidia و AMD على Linux.
يبدو أن شركة Nvidia العملاقة لرقائق الرسومات تستعد للسيطرة على سوق وحدة معالجة الرسومات من خلال مجموعتها الجديدة من بطاقات GFX فئة 30 فئة AMD.
سيشكل تتبع الأشعة مستقبل الألعاب
في الأساس ، ما يعد به تتبع الأشعة هو تجربة بصرية عالية الجودة لتحقيق أقصى قدر من المتعة. لا يزال تتبع الأشعة في ألعاب الفيديو في مراحله الأولى ، لكن دخوله إلى السوق يمثل مستقبلًا واعدًا لصناعة المليار دولار.
بطاقات رسومات الميزانية قادرة للغاية هذه الأيام. فيما يلي أفضل بطاقات الرسومات ذات الميزانية المحدودة التي ستتيح لك اللعب بسعر رخيص.
- الألعاب
- شرح التكنولوجيا
- معالج AMD
- بطاقة مصورات
- نفيديا
يقع Jie Yee حاليًا في ملبورن ، أستراليا ، ولديه خبرة في الكتابة عن سوق العقارات الأسترالي والمشهد التكنولوجي في جنوب شرق آسيا ، بالإضافة إلى إجراء أبحاث ذكاء الأعمال في منطقة آسيا والمحيط الهادئ الأوسع منطقة.
اشترك في نشرتنا الإخبارية
انضم إلى النشرة الإخبارية لدينا للحصول على نصائح تقنية ومراجعات وكتب إلكترونية مجانية وصفقات حصرية!
خطوة أخرى أيضا…!
يرجى تأكيد عنوان بريدك الإلكتروني في البريد الإلكتروني الذي أرسلناه لك للتو.
